A mikroprocesszor születése

Az Intel 4004-et tekintik az első mikroprocesszornak, vagyis az első általános célú számítógépnek egy chipen -, de az Intel általi létrehozása a kemény munka, a megfelelő időzítés és az egyszerű szerencse kombinációjának eredménye.

A chip története valóban 1969-ben kezdődik, amikor a Nippon Calculating Machine Corporation nevű japán cég (a számológépek neve után Busicom néven ismert) szerződést kötött az Intel-rel az új számológéphez szükséges chipek felépítéséhez. A Busicom viszonylag kicsi számológéppel foglalkozó vállalat volt, amely veszített részesedéséből a gyorsan konszolidáló piacon, és új megoldásra szorult. Az Intel egy induló vállalkozás, amelyet 1968-ban alapítottak, mintegy 200 alkalmazottal, elsősorban a memória chipek építésére összpontosítva.

Mindkettőnek valami újra van szüksége.

Az Intel társalapítója, majd Robert Noyce vezérigazgatója 1968 végén járt Japánban, ügyfeleket keresve. Noyce találkozott Sharp-tal, aki akkoriban volt a számológépek egyik vezetője, de Sharp-nak már volt szerződése. Tehát a Sharp Tadashi Sasaki azt mondta, hogy bemutatta Noyce-t Yoshio Kojima Busicom elnöknek, és így írta el az Intel a szerződést, hogy a Busicom számológépéhez chipeket építsen.

Marcian Edward "Ted" Hoff-t, aki 1968-ban csatlakozott az Intelhez 12. számú alkalmazottként, arra bízta meg, hogy olyan termékeket hozzon létre, amelyek az embereket arra ösztönzik, hogy váltsanak a régebbi központi memóriáról az Intel új memóriachipire. Beszélésében az Intel első egyedi projektjét egy olyan vállalkozásnak kellett elvégeznie, amelyet Electro Technical Industries néven ismert, de a legtöbbet Busicomnak hívtak.

Masatoshi Shima, aki akkoriban a Busicom fiatal mérnöke volt, de a tervezőcsapat fontos részévé vált, a vállalat egy általános célú chipek sorozatát tervezte ", amelyet nemcsak asztali számológéphez, hanem egy üzleti gép, például számlázó, pénztárgép és bankjegy-automaták. " A Busicom azonban akkor nem mondta az Intelnek, hogy "mivel ez a Busicom és az NCR Japan közötti bizalmas ügy volt", az Intel úgy gondolta, hogy a cél csupán egy erősebb számológép építése.

Az eredeti szerződést 1969. áprilisában írták alá, és június végén Shima és két másik Busicom mérnök megérkezett az Intelbe. Az eredeti terv szerint a Busicom mérnökei egy sor LSI chipet terveztek, és az Intel az MOS (fém-oxid-félvezető) technológiát felhasználva készítette el a chipeket. Az Intelnek 100 000 dollárt kellett kapnia a chipek készleteinek elkészítéséhez, majd 50 dollárt minden készített készletért, a Busicom pedig legalább 60 000 egység elkötelezettségével.

Shima szerint a csapata kilenc fajta LSI chipet készített, de a legtöbb fiókban ez hamarosan 12 zseton javaslat lett, néhány zsetonhoz 3000–5000 tranzisztorra volt szükség - óriási összeg 1969-re, amikor a standard számológép hat zsetonnal rendelkezik, mindegyik 600–1000 tranzisztorral rendelkezik. Hoff átnézte a terveket, és úgy gondolta, hogy a chipek túlságosan bonyolultak ahhoz, hogy elkészítsék őket, és hogy "ezeket az árcélokat nem tudjuk elkészíteni".

Hoff megnézte a kialakítást és számosféle fogalommal rendelkezik, beleértve a decimális aritmetikától a bináris aritmetikáig történő átállást, egy általános utasításkészlettel egy általánosabb célú chip használatával.

Hoff úgy gondolta, hogy a Busicom-terv túlságosan bonyolult, ehelyett egy általános célú logikai chipet hozott létre, a memória chipeken tárolt szoftverek nagy részével. Amint azt a Leslie Berlin című filmben a The Man Behind the Microchip (2006, Oxford University Press) idézi, Hoff az Intel vezérigazgatója, Noyce felé fordult, és elmagyarázta koncepcióját, amely egy mikroprocesszorból, két memória chipből és egy shift regiszterből áll. "Azt hiszem, tehetünk valamit ennek egyszerűsítésére" - mondta Hoff. "Tudom, hogy ezt meg lehet tenni. Számítógépes emulációt készíthetünk." Noyce, annak ellenére, hogy hivatalosan nem bízta meg a gép chipsének tervezésével, engedélyt adott neki, hogy tovább dolgozzon a koncepció mellett.

Hoff a nyár folyamán dolgozott ki a koncepciókon, és Stanley Mazor mérnökkel együtt Hoff készített egy építészeti rajzot. Ez egy 4 bites bináris logikai chip (szemben a Busicom decimális alakjával), és a számológép funkcióinak futtatására szolgáló programokat tárolja egy memória chipen, amely akkoriban az Intel volt a különlegesség.

Kissé eltérő emlékek vannak arról, hogyan reagáltak Shima és a Busicom csapata a koncepcióra. Hoff szerint, amelyet idéztek Michael S. Malone című The Intel Trinity című könyvében (2014, HarperBusiness), "Tehát néhány javaslatot tettem a japán mérnököknek, hogy tegyenek valamit ezen a vonalon [általános célú építészet] - és nem volt a legkevésbé érdekli "Azt mondták, hogy felismerték, hogy a formatervezés túl bonyolult, de az egyszerűsítésen dolgoznak, és számológépeket terveznek, és semmi mást. Egyszerűen nem érdekeltek."

A Busicom Masatoshi Shima, aki a projektet a Busicom halálából vezette, egy kicsit másképp emlékszik rá. A szóbeli történelem során azt mondta: "Úgy éreztem, hogy Hoff javaslata jó volt, de ha elfogadták Hoff javaslatát olyan formában, mint ahogy az volt, akkor a kezdetektől újra át kellett dolgoznunk." Shima megjegyezte azokat a részleteket, amelyeknek Hoff még nem volt.

Noyce augusztusban értesítést küldött a Busicom elnökének, Yoshia Kojimanak, figyelmeztette őt, hogy a Busicom tervezésének összetettsége miatt "nincs lehetőség arra, hogy ezeket az egységeket 50 dollár / készletért gyárthassuk még a legegyszerűbb készletért", és azt sugallva, hogy a tényleges költség 300 dollár körül lehet.

Ezt egy hivatalos levél követte a Busicomnak, valamint a két társaság közötti októberi találkozót, ahol a Busicom úgy döntött, hogy az Intel tervezésével foglalkozik. De a hivatalos szerződés megkötése 1970 februárjáig tart.

Faggin szerepe

Busicom arra számított, hogy az Intel dolgozik az új terv kidolgozásán, és azt javasolta, hogy a társaságnak rendelkezzen egy lényegesen kitöltött áramkör-diagrammal, amikor Shima, aki visszatért Japánba, 1970. április 7-én látogatott meg. más zsetonokat, és az ipar visszaesésén ment keresztül, és nem haladtak előre. Más szavakkal, rendelkezik a chipek koncepciójával, beleértve a diagramok működésének blokkdiagramjait, de nem a chipek tényleges kialakítását: a tranzisztorok összeillesztésének és gyártásának technikai részleteit.

Ennek a folyamatnak az irányításához az Intel bérelt Federico Faggin-t a Fairchild Semiconductor-tól. Ahogy leírja, azon a héten csatlakozott a céghez, és egyik első feladata a Shimával való találkozás volt, és elmagyarázta, hogy az Intelnek nincs kész a chipek. "Most elvégeztem ezt a feladatot, ahol alapvetően hat hónappal késtem a megkezdését követő napon" - mondta.

Ahogy Faggin a mikroprocesszor születéséről szóló történetében leírta: "Dühösen dolgoztam, napi 12-16 órát. Először megoldottam a fennmaradó építészeti kérdéseket, majd lefektettem a tervezési stílus alapját, amelyet használni fogok Végül elindítottam a logika és az áramkör tervezését, majd a négy chip elrendezését. Új módszert kellett kidolgoznom a véletlenszerű logikai tervezéshez szilícium-kapu technológiával; ezt még soha nem tették."

Szorosan együttműködött Shival, aki új volt a MOS tervezésében, de az LSI chipeken dolgozott, és együtt készítették azokat a chipeket, amelyek az MCS-4 családgá válnának. A 4001 modell egy 2 048 bites ROM memória chip volt, amelyet a programozás megtartására terveztek. A 4002 egy 320 bites RAM memória chip, amelyet az adatok gyorsítótárához terveztek. A 4003 egy 10 bites bemeneti-kimeneti regiszter volt, amely az adatokat a főprocesszorba továbbította és az eredményt eltávolította. És végül, a 4004 modell egy 4 bites központi feldolgozó logikai egység volt.

Mindent egybevetve, ez egy herkuláris erőfeszítés volt, mivel Faggin és Shima a szokásosnál sokkal gyorsabban fejlesztette a chipeket. A különféle chipek mind a folyamat különböző részeiben, különböző időpontokban voltak, és december végén készen álltak az első verziók. Mint általában, ezek némi módosítást igényeltek, de márciusra Faggin az első teljesen működőképes 4004-et szállította Shimába, aki addigra visszatért Japánba. A végén a 4004 egyszilícium-chipek voltak, amelyek egy inch hüvelyk nyolcadát és hatodik részét mérik, 2250 különálló áramköri elemmel.

Faggin számláján: "Kicsit kevesebb, mint egy év telt el ahhoz, hogy az ötletből teljesen működőképes termékré váljunk." Shima szerint "A Busicom általános elképzelése szerint ez [a fejlesztés] körülbelül két évig és három hónapig tartott. És 1971. áprilisában végre az asztali számológép nyilvánosan működött. Nagyon izgatott voltam!"

Az Intel jogokat szerez

A chipre vonatkozó eredeti szerződésben a Busicom kizárólagos jogokkal rendelkezik a 4004-re. De 1971 tavaszára a számológép piaca hanyatlott, és Busicom újból meg akart tárgyalni a szerződést. Míg az Intelben aggodalmak merültek fel a piac méretével és az a tény miatt, hogy az Intel akkor egy memória társaság volt, nem pedig folyamatfeldolgozó cég, a Faggin, a Hoff és a Mazor a társaság más tagjait kényszerítette arra, hogy szerezzék vissza a chip eladásának jogát más ügyfelek számára.

Amint Hoff emlékeztet: "Az egyik érv, amelyet a marketing emberektől kaptam, az volt az idő, amikor azt mondtam:" Meg kell adnod a jogot az eladásra ", azt mondta:" Nézd, évente csak mintegy 20 000 mini számítógépet árulnak. "És késünk a piacon, és szerencsések lesznek, ha 10% -ot kapsz. Ez 2000 zseton évente." Azt mondták: "Csak nem érdemes a támogatás fejfájását megtenni, és mindent megtenni egy csak 2000 zsetonnal rendelkező piacon.""

Végül Noyce aláírta az üzletet, és az Intel jogosan tudta eladni a chipet más társaságoknak, a Busicom versenytársai kivételével.

De a 4004 soha nem talált nagy közönséget más ügyfelekkel, részben annak korlátai miatt - csak négy bites processzor volt, korlátozott memóriával. Míg az Intel hivatalosan bejelentette a chipet az Electronics News 1971. november 15-i kiadásában, az „Új korszak az integrált elektronikában” címsorban, másolatával kijelentve, hogy „mikroprogramozható számítógép egy chipen”. De az ipar és maga az Intel éppen az új és jobb processzorok felé haladt.

A 8008 - 8 bites számítástechnikára való átállás

Nem sokkal azután, hogy a Busicom az Intelhez fordult, hogy chipeket készítsen a számológépéhez, a Computer Terminals Corporation (CTC), később Datapoint néven, az Intel számára javasolt chipekre vonatkozó javaslatot egy új számítógépes terminál számára - egy képernyő és billentyűzet, amelyet egy távoli számítógéphez való csatlakozásra terveztek.. Hoff és Mazor ismét mikroprocesszort javasolt a logika kezelésére.

Számos nagy különbség volt a 4004 és a 8008 között, annak ellenére, hogy nem sokkal különböztek egymástól. Először is, a 8008 egy 8 bites mikroprocesszor volt, amely elég nagysá tette 8 bites adatfeldolgozásra - elegendő egy "byte" vagy egy karakterhez - egyszerre. Emellett a 4004-től eltérően, amelyhez saját speciális memória-chipekre volt szükség, az 1201-et a normál memória használatára tervezték.

A projekt 1969 decemberében kezdődött egy találkozón Andrew Grove-vel, amelyben a Datapoint chipet kért egy 8 bites számítógéphez. Mazor szerint három javaslatot tett a Datapoint felé - két változat egy 8 bites "regisztrációs veremben" és "egy teljes 8 bites CPU egy chipen". Addigra Mazor és Hoff már dolgozott egy Busicom projekten, amely magában foglalja a 4004-et.

Körülbelül ugyanabban az időben a Datapoint nyilvánvalóan hasonló tervezést kért a Texas Instruments-től. Néhány beszédben a Datapoint Hoffot és Mazort vázlatosan Dallasba vitte, ahol az ötlet fejlesztési programmá nőtte ki magát a TI félvezető laboratóriumában.

Mazor azt mondja, hogy nagyon valószínű, hogy a TI eredetileg egy multi-chip készletet javasolt, és akkor a Datapoint eljuttatta az Intel javaslatát a TI-hez, így a TI megpróbált egy chipet építeni ehhez a specifikációhoz. De Mazor szerint a TI chip nem lett volna képes működni, mert specifikációjának "hibája" volt.

Az Intel 1970 márciusában bérelte fel Hal Feeney-t, hogy dolgozzon a chip egyedi tervezésén, amely akkori 1201 néven ismert, ugyanúgy, mint Faggin a 4004-en; sőt, mindegyik segített a másik projektben. Az 1201-es készüléken 1970 közepéig folytatódott a munka, de az Intel aggódott amiatt, hogy a Datapoint valóban használni fogja-e a chipet, így a munka megszakításra került, míg Mazor és mások inkább a 4004-en dolgoztak.

A Texas Instruments chipekkel 1971 márciusában volt terve, amely néhány hónap eltelt volna a 4004 működése előtt, és valójában 1971 júliusában jelentette be a chipet, több hónappal a 4004 bejelentése előtt. De ezt a chipet nyilvánvalóan soha nem szállították.

A TI bejelentése azonban arra késztette az Intel, és különösen a Grove-t, hogy megduplázza erőfeszítéseit az 1201-es számmal kapcsolatban. Végül a Datapoint nem használta sem az Intel, sem a TI chipeket. Ehelyett, amíg az Intel elkészítette a tervezést, a Datapoint 2200-at hagyományos TTL-chipekkel vezették be.

Még akkor is, ha a Datapoint nem volt érdekelt, az Intel más cégek iránti érdeklődést kezdett látni, például a Seiko-tól, amely 8 bites tudományos számológépet akart építeni.

Körülbelül ezen a ponton az Intel komolyan kezdett gondolkodni az elnevezésről. Az Intel eredeti elnevezési sémája az általa létrehozott különféle alkatrészekre épült, tehát a család minden chipek más számmal rendelkeztek. Faggin azt mondta, hogy a 4000 család elnevezésére jött, mert következetesebb volt. Tehát a 4004 bevezetése után a marketing osztály megváltoztatta az 1201-et a 8008-ra, hogy tükrözze annak 8 bites chipét, és ezt hívják a 8008-nak, amikor 1972 áprilisában mutatták be. A 8008 az Intel nagy erőfeszítéseihez vezetett a mikroprocesszoros marketing területén. és vezetett a Mikrokomputer Rendszerek Csoport létrehozásához, valamint fejlesztési táblák és rendszerek létrehozásához. Ez viszont minden bizonnyal elősegítette számos 8 bites eszköz létrehozását, ideértve néhány olyan számítógépet is, amelyek korai mikroszámítógépek voltak.

Ki érdekli a hitelt?

Az évek során sok vita folyt a 4004-ről, annak első mikroprocesszorként betöltött helyéről és arról a hitéről, amelyet az egyes résztvevők megérdemeltek.

Az integrált áramkörök története a további és a további integráció egyik eleme, tehát az ötlet, hogy az összes kívánt tulajdonságot végül a „CPU-ra egy chipbe” helyezheti, az 1960-as évek végére minden bizonnyal a levegőben volt.

Az Intel nem volt egyedül annak felismerésében, hogy szükség van egy általános célú processzorra, mivel túl sok olyan ügyfél volt, aki a processzorokat arra tervezte, hogy mindegyikük számára egyedi chipet tervezzenek. Később Hoff és Noyce azt írnák: "Ha ez folytatódna… a szükséges áramkörök száma meghaladná az áramkörtervezők számát. Ugyanakkor az egyes áramkörök relatív felhasználása esni fog…. A megnövekedett tervezési költségek és a csökkent felhasználás megakadályoznák a gyártókat abban, hogy amortizálná a költségeket egy nagy felhasználói körben, és levágná a tanulási görbe előnyeit."

"Az emberek évek óta beszélnek egy chipes számítógépről - mondta az Intel egyik alapítója, Gordon Moore -, de a jövőben mindig ott volt. Ted látta, hogy a komplexitással, amellyel már dolgoztunk, te valójában egy integrált áramkört készíthet, mint most. Ez volt az igazi áttörés."

És még Ted Hoff is néha alábecsülte a koncepció fontosságát. "A mikroprocesszor tényleges találmánya nem volt annyira fontos, mint egyszerűen annak felismerése, hogy ilyen piacnak van piaca."

De voltak más versenyzők az első mikroprocesszor címére. A Texas Instruments 1971 áprilisában ténylegesen bejelentette a "CPU-on-a-chip" -et, amelyet eredetileg a Computer Terminal Corporation (később Datapoint) szerződéses chipjének terveztek. Ez nyilvánvalóan soha nem működött, és valójában az Intel a CTC-hez éppen ugyanazon specifikációval dolgozott; ezt 1201 néven ismerték, és végül 8008-ra nevezték el. Valójában ennél is fontosabb, hogy 1971 végére a Texas Instruments mérnök, Gary Boone és Michael Cochrane elkészítette az integrált áramkör első prototípusát, amely egy bemeneti-kimeneti áramkört, memóriát és egy központi elemet tartalmazott. a processzor mindegyike egy chipen, szemben a négycsatornás MCS-4 készlettel. A TMS1000 néven ezt kezdetben egy TI számológépben használták, és 1974-ben vált elérhetővé a kereskedelemben. Boone szabadalmat kapott CPU-jához 1973-ban, később Boone és Cochran szabadalmat kapott egy számítógépre egy chipen.

Az Intel szabadalmi ügyvivője szkeptikusan reagált a nagy igények megfogalmazására, és ellenállt Hoff azon szándékának, hogy a munkát "számítógép" -ként szabadalmazza, mert annyira bonyolult lenne, és mivel mások fogalma szerint a számítógépet egy chipre helyezik. Hoff szerint "azt mondta, hogy nem érték meg, és lényegében abban az időben megtagadta a szabadalom írását". Ehelyett konkrétabb és korlátozottabb szabadalmakat nyújtottak be. Az Intel két szabadalmat kapott: a Hoff, a Mazor és a Faggin egy „a többcsipés digitális számítógép memóriarendszerén” címet, amely a külső buszszervezetet és az Intel MCS-4 lapkakészlet memóriacímzési rendszerét fedte le, míg Faggin kapott egyet. egy áramkör számára, amely visszaállíthatja a CPU-t, amikor a tápellátás be van kapcsolva.

Évekkel később, a feltaláló Gilbert Hyatt-nek szabadalom adódna a mikroprocesszorra, amelyet 1970-ben nyújtott be, egy találmány alapján, amely szerint 1968-ban a Microcomputer Inc. vállalatánál készítette. De úgy tűnik, hogy nem gyártották. Időközben a Fairchild, az IBM, a Signetics, a Four-Phase és az RCA mikroprocesszor-szerű eszközökön is dolgoztak. Ennek ellenére szinte egyetemesen a 4004-et tekintik az első mikroprocesszornak.

Az Intel csapata között ellentmondások merültek fel a jóváírás megosztásáról is. A legtöbb megfigyelő mind a négy embert jóváírja, aki közvetlenül részt vesz a chipkészlet létrehozásában, de ez nem mindig így van.

Fagginnak 1974 végén, néhány hónappal a 8080 bevezetése után el kellett hagynia az Intelt, hogy elindítsa a Zilogot, magával vitte Shitát és más Intel mérnököket, és Faggin elmondása szerint ez feldühítette az Intel Andy Grove-t. Malone idézi Fagginet, mondván: "Emlékszem, hogy azt mondta:" Soha nem fogsz sikerrel járni, függetlenül attól, mit fogsz csinálni. Semmit nem fog mondani a gyermekeidnek és az unokáidnak. " E szavakban az volt az a következtetés, hogy nem lenne örökségem a félvezetőkben. Hogy soha nem kapnak hitelt azért, amit az Intelnél tettem. Olyan volt, mint egy átok nekem.

Függetlenül attól, hogy drámai volt-e vagy sem, úgy tűnik, hogy az Intel a legtöbb hitelt adott a Hoffnak, és ez sok történeten folytatódott. Például, mind a TR Reid a Chipben (2001, Random House Trade Paperbacks), mind a Dirk Hansen The New Alchemists (1983, The Book Service Ltd) szinte egyedüli hitelt adnak Hoffnak, csakúgy, mint a Grove életrajzírója, Richard Tedlow. Valóban, Malone azt mondja, hogy az Intel azóta a mikroprocesszor teljes hitelt nyújtott a Hoffnak, a Fagginnak pedig egészen 2009-ig, a The Real Revolutionaries (2012, Diamond Docs, iLine Entertainment), a Szilícium-völgy alapításáról szóló dokumentumfilm premierjével..

De vannak más történetek, amelyek rámutatnak Faggin szerepére (és Shima és Mazor történetére, akiket még gyakran figyelmen kívül hagynak), visszatérve a Hoff által az 1980-as években adott interjúkba. 1993-ban egy Intel kiadvány, amely a vállalat 25. évfordulóját ünnepelte, jóváhagyta a Hoff-ot a megoldásért, és szinte teljes oldalú képet adott neki, ám Faggin elismerést kapott azért, mert "Hoff látását szilikon valósággá változtatta". 1996-ban, amikor a mikroprocesszor 25. évfordulóját ünnepeltük a Comdex rendezvényén, az Intel segített kapcsolatba lépni mind a négy alkotóval, akik elnyerték a PC Magazine Lifetime Achievement díját.

Fontosnak tűnik mind a négy ember jóváírása - Hoff látásáért és alapvető elképzeléseiért, Mazor a programozásért és a blokkdiagramok kidolgozásáért, Shima a logikai terv készítéséért, és Faggin a lenyűgöző szilikon tervezés létrehozásához a chipek számára. Együtt létrehozták az első általános célú mikroprocesszort, és ezzel megteremtették az alapot nemcsak ahhoz, ami a személyi számítógép iparává válik, hanem számtalan számú más elektronikus eszközhöz is. Szó szerint több milliárd mikroprocesszort árulnak minden évben - mindegyik sokkal összetettebb, mint az eredeti 4004 -, és ezek nélkül a modern elektronikus világunk lehetetlen lenne.